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时间:2019-11-30
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1、个人收集整理仅供参考学习人工种子技术及其在农业上的应用-----------043081班方超摘要:人工种子技术实际上就是人工种子创造与生产技术。其利用前景十分诱人。美、日、法、中等几十个国家相继开展了这方面的研究与攻关,目前已研制出半夏、水稻、胡萝卜、芹菜、莴苣等植物的人工种子;并在其制作及生理生化方面取得了重要成果。关键词:人工种子技术;农业;应用一、人工种子的意义与应用优势人工种子不仅是植物传种续代繁衍之本,而且也是人类衣食之源。人工种子技术是现代生物技术领域中最具有诱人前景的技术。所谓人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚或不定芽包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊
2、外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,造成一种类似于种子的结构。1978年Murashige提出人工种子的设想与Reden—baugh制造第一批人工种子以来,已有许多国家的植物基因公司和大学实验室从事这方面研究。欧共体将人工种子的研制列入“尤里卡”计划,我国也于1987年将其列入国家高新技术研究与发展计划(863计划)。经过20多年的努力,人工种子研究已取得了很大进展。人工种子与天然种子相比,具有很多优点:(1)可对一些自然条件下不结实的或种子很昂贵的植物进行繁殖。(2)固定杂种优势,使F1杂交种可多代利用,使优良的单株能快速繁殖成无性系品种,从而大大缩短育种年限。
3、(3)节约粮食。因为人工种子作为播种材料,在一定程度上可取代部分粮食(种子与块根茎)。(4)在人工种子的包裹材料里加入各种生长调节物质、菌肥、农药等,可人为地影响控制作物生长发育和抗性。(5)可以保存及快速繁殖脱病毒苗,克服某些植物由于长期营养繁殖所积累的病毒病等。(6)与试管苗相比成本低,运输方便(体积小),可直接播种和机械化操作。人工种子的诸多优势:首先解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。第二,人工种子可以工业化生产,提高农业的自动化程度。第三,人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外,还可以添加各种附加成分,如固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物
4、激素类似物等,有利于幼苗茁壮成长,提高作物产量。第四,用人工种子播种可以节约粮食。例如,一个个人收集整理仅供参考学习12L的发酵罐在20d内生产的胡萝卜胚状体,可以制成1000万粒人工种子,满足几千公顷农田的种植需要,与天然种子相比,大大节约了粮食。目前人工种子已在胡萝卜、苜蓿、芹菜、花椰菜、莴苣等植物上获得成功,并且在莴苣、芹菜、水稻、棉花等作物上应用。其基本结构如图1所示。图1人工种子的基本构造二、人工种子的研制现状及其研制内容、方法、技术路线人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。人工种子通过组织培养技术,将植物的体细
5、胞诱导成在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚,然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中,组成便于播种的类似种子的单位。这个介质包括人工胚乳和人工种皮两部分。其制种技术包括胚状体诱导与形成,人工种皮的制作与装配两个主要步骤。人工种子对胚状体的要求是:形态应和天然胚相似,其发育须达子叶形成时期,萌发后能生长成具有完整茎、叶的正常幼苗;其基因型应等同于亲本;耐干燥且能长期保存。要求人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等,供胚状体萌发生长等需要。还要求有一定的硬度。目前在体细胞胚胎发生、筛选与同步化,人工种皮与防腐,人工种子制作流程与贮藏,土壤中的发芽
6、与栽培管理,机械化生产与及变异控制,品质筛选与基因工程等一系列方面都取得了重大进展。1985年以后陆续报道了一些植物的人工种子技术,据统计,全世界已有近1oo种植物的人工种子技术被科学家所报道,一些国家(如美、法和日本)实现了大田化人工种子生产,在美国已有大面积的人工种子芹菜上市。随着经济的发展和农业产业结构的调整,很多作物因制种成本较高而限制其繁殖速度的问题,人工种子技术的应用将迎刃而解。人工种子技术与植物克隆技术的主要研究内容、研究方法和技术路线:A.体个人收集整理仅供参考学习细胞胚胎发生体系研究(1)无菌培养;(2)无菌叶片或其他外植体的胚状体诱导。B.胚状体同步化
7、控制的研究(1)胚状体同步化的物理控制研究;(2)胚状体同步化的化学控制研究;(3)胚状体同步化的发酵罐控制研究(综合控制研究);c.胚状体工厂化生产的研究(1)胚状体工厂化基地的建立;(2)胚状体工厂化生产的研究;D.人工种子相关技术的研究(1)人工胚乳成分的研究(包括防腐技术);(2)制种技术的研究(包括制种机器的开发);(3)贮藏技术的研究;(4)大田发芽的技术研究;(5)变异控制的研究。F.人工种子农艺形状研究和工厂化基地的建立。三、人工种子的制作前提与主要制作步骤人工种子是通过植物组织培养技术获得具有胚芽、胚根、胚轴
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